Atrastas tik kosmose egzistuojantis cheminis ryšys

Mieste atsirado naujas ryšys. Ši paslaptinga medžiaga veikia ekstremaliomis situacijomis.

Cheminis ryšys susidaro esant labai stipriems magnetiniams laukams, kurie randami aplink ultratankias žvaigždes – baltuosius nykštukus. Tai parodo, kad ne tik egzistuoja nežinoma ir egzotiška chemija, bet ir atsiranda galimybė pažvelgti į tokių paslaptingų žvaigždžių kūnų elgesį.

Baltieji nykštukai yra likę nedidelės masės žvaigždžių, išeikvojusių visą savo kurą, branduoliai. Manoma, kad tai paskutinė daugumos žvaigždžių mūsų galaktikoje būsena. Nors jų masės panašios į mūsų saulės, jų užimama erdvė kosmose prilygsta tik tokiai mažai planetai kaip Žemė.

Be to, jos pasižymi ypač stipriais magnetiniais laukais: 10 milijardų kartų stipresniais negu Žemės ir 10 milijonų kartų – negu vidutinio šaldytuvo magneto. Toks intensyvus laukas gali turėti įtakos elektronų, sudarančių cheminius ryšius, elgesiui.

Išimties principas

Žemėje atomų ryšys paprastai būna arba kovalentinis, kai elektronais pasidalijama su gretimais atomais, arba joninis, susidarantis dėl elektrostatinės elektronų pernešimo traukos.

Tokius ryšius suformuojantys elektronai valdomi pagal Paulio išimties principą: du negali užimti tos pačios kvantinės būsenos vienu metu. Kad nebūtų tokio scenarijaus, ryšių elektronai paprastai susijungia į priešingo sukinio poras. Tačiau, kaip sako Oslo universiteto (Norvegija) darbuotojas Kai Lange, esant intensyviam magnetiniam baltojo nykštuko laukui, toks sukinys išorinį lauką veikia kaip mažas magnetas.

Abiejų elektronų sukiniai susilygiuoja su išoriniu lauku, todėl vienas elektronas pereina į kitą padėtį, kuri žinoma kaip ardančioji orbitalė. Paprastai tai reikštų bet kokio cheminio ryšio pabaigą. „Įprastinėje molekulėje šios ardančiosios orbitalės neturi elektronų, – sako Lange. – Jei turi, atomai nebėra surišti vienas su kitu, todėl molekulė suyra.“

Nežinoma chemija

Lange ir jo kolegos domėjosi, ar baltieji nykštukai skiriasi. „Chemija ir molekulinė fizika labai skiriasi esant stipriam magnetiniam laukui, – sako Erikas Tellgrenas. – Net ir paprasčiausios sistemos elgiasi nežinomu būdu, lyginant su naudojamomis įprastinėmis sąlygomis.“

Tyrėjai panaudojo kvantinės chemijos imitacijas, kad sumodeliuotų cheminius vandenilio ir helio atomų ryšius magnetiniame baltojo nykštuko lauke. Abiem atvejais atomai susijungė į stipraus ryšio poras.

Kadangi tokių atomų elektronai užima ardančiąsias orbitales (kas neleistina abiem žinomų cheminių ryšių tipams), tyrėjai sako, kad tai naujos rūšies ryšys. Jie pavadino jį „statmenu paramagnetiniu ryšiu“.

Darbas parodė, kad įprastinėmis sąlygomis neegzistuojančios molekulės gali egzistuoti pakankamai dideliame magnetiniame lauke. Rezultatai rodo, kad toks laukas gali stabilizuoti molekules.

Suprantant žvaigždes

Nors, pasak autorių, naujų ryšių Žemėje replikuoti neįmanoma, gauti rezultatai pabrėžia, kaip molekulinė chemija gali pasikeisti ekstremaliomis sąlygomis.
Tellgrenas mano, kad galbūt galima atrasti ir kitų paslaptingų arba nežinomų ryšių. Toks darbas padės gauti daugiau žinių apie tokius astrofizinius objektus kaip baltieji nykštukai.